复杂环境条件下靠船墩施工关键技术研究

刘冬山

（江苏省泰州引江河管理处，江苏 泰州 225321）

1 工程概述

1.1 工程概况

江苏省泰州引江河高港枢纽一线船闸（以下简称一线船闸）下游引航道与长江连接，工程距长江口门约1300m，上游引航道与泰州引江河上游河道连通，于1999 年9 月建成投入运行，闸室长196 m，宽16 m，槛上水深3.5m，设计最大过闸船型为500t 级、300t 顶推船型及100 吨级拖带船队，2015 年船舶实际通过量约5500 吨。

一线船闸自建成通航以来，由于船行频繁，常年超负荷运行，水工建筑物多处发生损坏，设备磨损老化等。2016 年11 月一线船闸除险加固工程开工建设，在2017年5 月下旬通过水下验收，主要加固内容有水工建筑物加固、金属结构设备更换、电气自动化改造等工程。

1.2 工程场地水文地质

据地质勘察报告，工程场地自上而下土层主要为重、中粉质壤土，极细砂，淤泥质重粉质壤土，淤泥质中、轻粉质壤土等。

施工区域地质条件差，以砂性土为主，地下水丰富，承压水头较高，因此渗透稳定是工程地质主要问题，各土层中富含壤土薄层，地基具有较强的水平渗透，而垂直渗透相对较弱。另外工程地处长江下游感潮河段，受到每天两次潮汐等自然环境因素的影响。

1.3 下游靠船墩基础和墩身结构

一线船闸下游引航道东岸导航墙至长江口门布置55只靠船墩，编号1#-55#，中心距为20.8m，总长1286 m。

靠船墩采取灌注桩和钢管桩两种基础，钢筋混凝土墩身结构分为甲、乙两种型式，甲种为大靠船墩1 只，位于下游最末端(近长江侧)，墩身尺寸为5.0×13.95×5.0 m，乙种为直线型靠船墩共54 只，墩身尺寸为4.3×4.9×5.0 m，两种靠船墩中间采用混凝土空箱结构，1#-13#靠船墩墩台下共布置4 根φ100cm钻孔灌注桩，14#-54#靠船墩墩台下共布置4 根Ф80钢管桩，顺水流向桩间距为2.5m，垂直水流向桩间距为2.5m，桩顶高程为2.0m。桩底高程为-22.0m。（图1）

图1 下游靠船墩结构图

考虑到下游最低通航水位为-0.5m，靠船墩高程2.0m 至-0.5m 范围设置预制靠船构件，混凝土强度等级C40,以防止停船碰撞灌注桩或钢管桩，靠船墩与人行便桥迎水面钢板护面。

2 下游靠船墩施工难点分析

2.1 桩基础地质水文条件较差

在下游靠船墩灌注桩施工过程中，②3 上、②3 下埋藏粉土及粉砂，易发生坍孔、缩孔的现象；部分地段地下水具微承压性，且承压水位较高。因此施工过程中要用优质泥浆护壁，以利桩孔成型；防止承压水顶托，保护孔壁[1]。

施工受潮汐影响较大，每天有效作业时间约3 小时，要投入较大的人力和设备资源，优化施工组织，保证施工进度。

2.2 施工质量难以控制

靠船构件是混凝土预制件，因自重较重容易造成安装“磕头”，质量控制难度较大。

2.3 水上施工难度大

下游靠船墩设计采用灌注桩承台式方案，承台外挂靠船构件，在施工期间，发现14#-55#靠船墩施工范围内的河床护坡坍塌严重，据了解有大量混凝土和浆砌块石沉积于桩基础施工位置，泥沙淤积较厚，造成灌注桩施工困难。为保证施工质量和进度，对原灌注桩设计变更采用锤入式钢管桩方案，钢管桩由两段钢管焊接而成。临近二线船闸昼夜通航，损坏桩基础施工安全风险较大。

3 下游靠船墩施工关键技术措施

下游靠船墩桩基础、挂板安装、混凝土浇筑是施工的关键部分，应采取有效施工技术措施。

3.1 灌注桩施工[2]

3.1.1 钻孔清孔

2018年股市正式收官，全部A股跌幅中位数超过30%，这是闷杀的一年，与2015年浮盈到一无所有不一样，价值投资引领的散户大概率又被打脸。2019年，重点把握好部分反弹机遇。

1#-13#靠船墩桩基设计为钻孔灌注摩擦桩64 根，灌注桩施工采用搭设水上工作平台，埋设钢护筒，采用回旋钻机钻孔，成孔应准确定位，并控制垂直倾斜度不大于1%，浇筑水下混凝土成桩，桩施工采用对角线施工顺序。

成孔中应根据场地土层土质条件合理确定护壁泥浆浓度，泥浆的主要作用是护壁和通过泥浆循环将孔底钻渣带出孔外，要选用性能符合要求的粘性土（胶泥）或膨润土用清水彻底拌和成悬浮液，在钻孔及灌注混凝土全过程中保持孔壁稳定不坍塌，泥浆的性能指标：相对密度为1.05—1.2g/cm3、粘度16—22s、含砂率4%-8%、胶体率≥96%、酸碱度PH8-10 同时注意防止泥浆对环境的污染。

钻孔孔内泥浆的标高始终高出孔外水位或地下水位1.0—1.5 米。泥浆池的大小按桩径、桩长进行设置，储浆池和沉淀池用墙隔开，并加过滤网过滤后进入储浆池。

当钻孔达到设计标高后，采用专用仪器测量，沉淀厚度≤300mm，孔径中心位置偏差50mm、孔倾斜率不大于1%，满足设计要求采用正循环换浆法清孔，一般分两次清孔，桩底沉淀土厚度不得大于规范规定值15cm，在清孔过程中，以相对密度较低的优质泥浆泵入孔底，将钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出，清孔时要保持孔内水位，防止坍孔。

混凝土导管下完后，若沉渣厚度不满足设计要求时，用导管作吸泥机进行二次清孔。清孔时应及时向护筒内补充优质泥浆，确保护筒内水位，并及时进行分层取样，清孔结束经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头。

3.1.2 钢筋笼制作安装

为了保证顺利安装钢筋笼，钢筋笼制作直径较成孔要小5—10cm。主筋的连接采用对焊，加强箍筋采用电弧搭接焊接，螺旋箍筋采用搭接绑扎。钢筋笼采用钻机逐节吊装下放，下放时严格对准孔位中心。

按水下混凝土进行配比，由混凝土运输车运输至施工现场，采用2m3集料斗配合灌注。同一根桩混凝土需连续灌注，并一次性浇筑至高于设计高程0.5m。并尽可能缩短拆除导管的间隔时间，导管埋深控制在2～6m之间，由专人随时用测绳进行测量，检查混凝土的坍落度，并严格控制混凝土浇筑质量。

为确保桩头的质量，浇筑结束后桩顶混凝土高出设计标高的多余部分在混凝土墩身施工前凿除。全部灌注桩均需进行小应变测试，以验证桩身完整性，并取全部桩数的10%进行大应变检测，以验证桩身承载力。桩顶上部结构需待桩基检测后方可施工。

3.2 钢管桩施工[3]

本工程14#-54#靠船墩水上钢管桩175 根，钢管桩制作委托专业厂家制作，厂家全面负责本工程钢管桩构件的制作、检测、试验工作，产品出厂时出具产品出厂合格证。采用陆上运输至施工现场。

（1）钢管桩焊接 靠船墩每根钢管桩长24m，直径Ф80cm，壁厚10mm。为便于运输与现场制作分两节加工，按长13m 与11m 制作，水上吊装就位第一节打入深度后，再吊装、拼装、焊接上部一节。

（2）船舶抛锚就位 打桩船由拖轮运至施工点附近，打桩船抛八字锚，在四角设置斜向锚缆，相互垂直，全船共8 根，以保持船身平稳。

（3）打桩船沉桩 打桩船起吊驳船上钢管桩，松紧锚缆，微调船位，使桩到达指定的位置，检测桩位达到设计要求。沉桩时振动锤、导向架和桩身宜保持在同一轴线上，钢管桩停锤标准以桩的设计高程控制。在施工前进行试桩，对下列情况进行检验：能否穿过桩端设计高程以上的土层；桩端进入持力层的深度；沉桩设备性能与桩身结构强度是否与沉桩地质情况相适应。

（4）清孔、混凝土灌注。根据设计要求钢管桩内需进行清孔，清孔采用高压水枪进行清孔，清孔至-6.0，沿钢管桩孔下钢筋笼，经监理验收合格后采用导管法进行混凝土灌注，混凝土强度等级C25。

3.3 墩身钢筋混凝土施工

靠船墩墩身钢筋混凝土分三次施工：先底板施工（除挂板以上部分）；然后靠船构件及靠船构件上部底板施工；最后底板以上部分结构施工。靠船构件安装时，由于预制构件自重较重容易造成安装“磕头”，采用Ф32 精轧螺纹钢在预制构件和底板上预埋80cm，通过2 根高度25cm 的工字钢固定精轧螺纹钢，安装固定靠船构件。为预防工字钢挠曲变形，靠船构件安装时顶高程抬高20mm。

3.4 加强过闸船舶的管理

在下游靠船墩施工期间，为了保证安全施工和过闸船舶的安全，在靠船墩的外侧设置三角形防撞钢管，在靠船墩和钢管上设置警示标牌和信号灯，并安排施工人员24 小时值班巡查，特别在高潮位时要加强检查，疏导船舶航行和停靠，以防船舶进入施工区。

4 结语

一线船闸下游靠船墩施工工作量大，施工时间较长，施工中存在桩基础地质水文条件较差，长江潮汐的影响造成有效作业时间很短，过闸船舶可能损坏施工中的靠船墩等不利因素，不断优化施工组织，节约施工时间，降低施工成本，保证加固工程按期完成并投入运行。